الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي طاقة قابلة للاستخدام متولدة من الشمس في شكل طاقة كهربائية أو حرارية يتم التقاط الطاقة الشمسية بعدة طرق ، وأكثرها شيوعًا هو نظام الألواح الشمسية الكهروضوئية الذي يحول أشعة الشمس إلى كهرباء قابلة للاستخدام بصرف النظر عن استخدام الخلايا الكهروضوئية لتوليد الكهرباء ، تستخدم الطاقة الشمسية بشكل شائع في التطبيقات الحرارية لتدفئة المساحات الداخلية أو السوائل  يمكن لمالكي العقارات السكنية والتجارية تركيب أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية وتصميم مبانيهم مع وضع التسخين الشمسي السلبي في الاعتبار للاستفادة الكاملة من طاقة الشمس باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية

هل أنت مهتم بالاستفادة منها؟

 يتم تثبيت الألواح الشمسية على ثلاثة مستويات رئيسية: السكنية والتجارية والمرافق عادةً ما يتم تثبيتها على نطاق سكني على أسطح المنازل أو في أرض مفتوحة (مثبتة على الأرض) وتتراوح بشكل عام بين 5 و 20 كيلووات kW،اعتمادًا على حجم العقار  يتم تثبيت مشاريعها التجارية بشكل عام على نطاق أكبر من السكنية على الرغم من أن التركيبات الفردية يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا في الحجم إلا أنها على نطاق تجاري تخدم غرضًا ثابتًا: توفير الطاقة الشمسية في الموقع للشركات والمؤسسات غير الربحية أخيرًا تكون مشاريعها على نطاق المرافق عادةً كبيرة حيث يتم تركيب عدة ميغاواط MWالتي توفرها لعدد كبير من عملاء المرافق

بالنسبة لبعض المتسوقين في مجالها الذين قد لا يتمكنون من تثبيتها على ممتلكاتهم  تعد خيارًا للطاقة الشمسية قابلًا للتطبيق يربط بشكل مباشر مشاريع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق بالمستهلكين السكنيين  على هذا النحو عادة ما يتم بناء مزارع لها مجتمعية في موقع مركزي على عكس ممتلكات أي عميل واحد  يمكن للمستهلكين السكنيين الاشتراك في مشروع الطاقة الشمسية المجتمعية للحصول على العديد من مزايا الطاقة الشمسية دون تركيب الألواح الشمسية على ممتلكاتهم

كيف تعمل الألواح الشمسية؟

تتكون اللوحة الشمسية (المعروفة أيضًا باسم الوحدة الشمسية) من طبقة من خلايا السيليكون وإطار معدني ووحدة غلاف زجاجي وأسلاك لنقل التيار الكهربائي من السيليكون  السيليكون (الذري رقم 14 في الجدول الدوري) هو مادة غير معدنية لها خصائص موصلة تسمح لها بامتصاص وتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء قابلة للاستخدام  عندما يصطدم الضوء بخلية من السيليكون ، يتسبب الضوء في تحريك الإلكترونات الموجودة في السيليكون مما يؤدي إلى بدء تدفق التيار الكهربائي  يُعرف هذا باسم ” التأثير الكهروضوئي ” ويصف الوظيفة العامة لتقنية الألواح الشمسية

و علم توليد الكهرباء مع الألواح الشمسية يتلخص هذا التأثير الضوئية  تم اكتشافه لأول مرة في عام 1839 من قبل إدموند بيكريل ويمكن اعتباره خاصية لمواد معينة (تُعرف باسم أشباه الموصلات) تسمح لها بتكوين تيار كهربائي عند تعرضها لأشعة الشمس

تعمل العملية الكهروضوئية من خلال الخطوات العريضة التالية:

• تمتص الخلايا الشمسية الكهروضوئية السليكونية الإشعاع الشمسي
• عندما تتفاعل أشعة الشمس مع خلية السيليكون ، تبدأ الإلكترونات في التحرك ، مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي
• تلتقط الأسلاك وتغذي هذا التيار الكهربائي المباشر (DC) إلى عاكس شمسي ليتم تحويله إلى تيار متناوب (AC)

اقرأ أيضاً: الجدول الدوري

تاريخها الموجز

في عام 1954 ، طورت Bell Labs أول خلية فلطائية ضوئية من السيليكون   على الرغم من أنها قد تم التقاطها سابقًا وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام من خلال طرق مختلفة إلا أنها فقط بعد عام 1954 بدأت تصبح مصدرًا حيويًا للكهرباء لتشغيل الأجهزة على مدى فترات طويلة من الزمن  و الخلايا الشمسية الأولى تحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء في كفاءة من 4 في المئة – للإشارة، فإن العديد من الألواح الشمسية على نطاق واسع اليوم يمكن تحويل ضوء الشمس إلى طاقة في أكثر من 20 في المئة كفاءة وعدد في تزايد مستمر

على الرغم من أن اعتمادها كان بطيئًا في البداية إلا أن عددًا من الحوافز والسياسات الحكومية والفيدرالية ساهمت في خفض تكلفة الألواح الشمسية بدرجة كافية ليتم اعتمادها على نطاق أوسع في هذه المرحلة و تمثل قدرة كافية لتشغيل 11 مليون من 126 مليون أسرة في البلاد

تكلفتها

بالتزامن مع زيادة كفاءة الألواح الشمسية  انخفضت تكلفة الألواح الشمسية بشكل كبير  في العقد الماضي وحده ، انخفضت تكلفة تركيب الألواح الشمسية بأكثر من 60 في المائة ويتوقع العديد من خبراء الصناعة أن الأسعار ستستمر في الانخفاض في السنوات القادمة

بالإضافة إلى ذلك اعتمادًا على المكان الذي تعيش فيه  قد تساهم العديد من الخصومات أو الحوافز  في خفض تكلفتها بشكل أكبر على الصعيد الوطني ، يعد الائتمان الضريبي الفيدرالي للاستثمار  ITC  أحد الحوافز الأساسية المتاحة لأي شخص مهتم بها حيث يسمح لك بخصم 26 بالمائة من تكلفة تركيب نظام شمسي من الضرائب الفيدرالية الخاصة بك لن يستمر هذا الحافز إلى الأبد – في عام 2023 ، يتراجع مركز التجارة الدولية الفيدرالي إلى 22 ٪ ، ثم يختفي تمامًا لمنشآت الطاقة الشمسية السكنية في عام 2024

تقدم العديد من الولايات والمرافق مزيدًا من الحوافز (مثل القياس الصافي ) بالإضافة إلى مركز التجارة الدولية الفيدرالي ، مما يقلل تكلفة الطاقة الشمسية بشكل أكبر

الطاقة الشمسية هي مصدر للطاقة المتجددة

الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة متجددة نظيف وغير مكلفيمكن تسخيرها في كل مكان تقريبًا في العالم – أي نقطة يصطدم فيها ضوء الشمس بسطح الأرض هي موقع محتمل لتوليد الطاقة الشمسية  وبما أن الطاقة الشمسية تأتي من الشمس ، فإنها تمثل مصدرًا غير محدود للطاقة  تولد تقنيات الطاقة المتجددة الكهرباء من موارد لا حصر لها قارن ، على سبيل المثال ، إنتاج الكهرباء بالموارد المتجددة مع القيام بذلك باستخدام الوقود الأحفوري  استغرق تكوين النفط والغاز والفحم مئات الآلاف من السنين لذلك في كل مرة يتم فيها حرق أحد هذه الموارد لتوليد الكهرباء

يتم نقل هذا المورد المحدود بشكل هامشي أقرب إلى النضوب  استخدام مورد متجدد – مثل الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية – لتوليد الكهرباء ، لا يستنفد هذا المورد  سيكون هناك دائمًا ضوء الشمس الساطع على سطح الأرض ، وبعد تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء لا تزال هناك كمية لا حصر لها من ضوء الشمس لتتحول إلى كهرباء في المستقبل  هذا هو ما يجعل الطاقة الشمسية ، بطبيعتها ، طاقة متجددة

في حين أن مزيج الكهرباء الحالي في الولايات المتحدة لا يزال يتكون إلى حد كبير من الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز ، أصبحت مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية بشكل مطرد جزءًا أكبر من ملف الطاقة في البلاد نظرًا لأن تكلفة الطاقة الشمسية والتقنيات المتجددة الأخرى لا تزال تنافسية

طاقة شمسية + تخزين بطاريات وسيارات كهربائية والمزيد

أدى الانتشار السريع للطاقة الشمسية على الصعيد الوطني والعالمي أيضًا إلى نمو مواز في العديد من المناطق المجاورة  والجدير بالذكر أن أنظمة تخزين الطاقة والمركبات الكهربائية هما قطاعان يستعدان للانفجار جنبًا إلى جنب مع الطاقة الشمسية من خلال زيادة فوائد الطاقة الشمسية

بالنظر إلى أن الألواح الشمسية لا يمكنها إنتاج الطاقة إلا عندما تكون الشمس مشرقة ، فقد أصبح تخزين الطاقة المنتجة ولكن غير المستخدمة على مدار اليوم لاستخدامها في وقت لاحق أمرًا مهمًا بشكل متزايد  على سبيل المثال ، تخزن البطاريات الشمسية الكهرباء ويمكن سحبها خلال فترات انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية علاوة على ذلك ، تعمل حلول الطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين مع جميع مقاييس تركيبات الألواح الشمسية

وتوفر العديد من المزايا الإضافية ، من موثوقية الطاقة إلى مرونة الشبكة والطاقة منخفضة التكلفة السيارات الكهربائية هي المنتج الثاني الذي يستعد لركوب موجة اعتماد الطاقة الشمسية مع انخفاض تكاليف الصيانة وانخفاض تكاليف الوقود وانخفاض البصمة البيئية مقارنة بمركبات محركات الاحتراق الداخلي التقليدية ، من المقرر أن تكون السيارات الكهربائية جزءًا مهمًا من صناعة السيارات لسنوات قادمة مع تزايد اعتماد السيارات الكهربائية تأتي أيضًا الحاجة المتزايدة للكهرباء لتشغيل المركبات

وهو ما يناسب تمامًا الطاقة الشمسية  توفر منشآت الطاقة الشمسية الموزعة طاقة رخيصة وموثوقة للسيارات الكهربائية مباشرة من الشمس في عالم تزداد فيه الكهرباء في جميع أنحاء المنزل ، تعد الطاقة الشمسية واحدة من أكثر الطرق تكلفة ، وموثوقية ، وأنظف لتزويد مستقبلنا الكهربائي بالوقود